開(kāi)關(guān)電源之“吸收和緩沖”

本文主要介紹開(kāi)關(guān)電源中的吸收緩沖電路。

電源的基本拓?fù)潆娐飞弦话銢](méi)有吸收緩沖電路，實(shí)際電路上一般有吸收緩沖電路，吸收與緩沖是工程需要，不是拓?fù)湫枰?/span>吸收與緩沖的作用如下：

◆ 防止器件損壞，吸收防止電壓擊穿，緩沖防止電流擊穿；

◆ 使功率器件遠(yuǎn)離危險(xiǎn)工作區(qū)，從而提高可靠性；

◆ 降低開(kāi)關(guān)器件損耗，或者實(shí)現(xiàn)某種程度的軟開(kāi)關(guān)；

◆ 降低di/dt和dv/dt，降低振鈴，改善EMI品質(zhì)。

也就是說(shuō)，防止器件損壞只是吸收與緩沖的作用之一。

吸收是對(duì)電壓尖峰而言。電壓尖峰的成因如下：

◆ 電壓尖峰是電感續(xù)流引起的；

◆ 引起電壓尖峰的電感可能是：變壓器漏感、線(xiàn)路分布電感、器件等效模型中的感性成分等；

◆ 引起電壓尖峰的電流可能是：拓?fù)潆娏鳌⒍O管反向恢復(fù)電流、不恰當(dāng)?shù)闹C振電流等。

減少電壓尖峰的主要措施有：

◆ 減少可能引起電壓尖峰的電感，比如漏感、布線(xiàn)電感等；

◆ 減少可能引起電壓尖峰的電流，比如二極管反向恢復(fù)電流等；

◆ 如果可能的話(huà)，將上述電感能量轉(zhuǎn)移到別處；

◆ 采取上述措施后電壓尖峰仍然不能接受，最后才考慮吸收。吸收是不得已的技術(shù)措施。

緩沖是對(duì)沖擊尖峰電流而言，電流尖峰的成因如下：

◆ 引起電流尖峰的第一種原因是二極管（包括體二極管）反向恢復(fù)電流。

◆ 引起電流尖峰的第二種原因是對(duì)電容的充放電電流。這些電容可能是：電路分布電容、變壓器繞組等效分布電容、設(shè)計(jì)不恰當(dāng)?shù)奈针娙?、設(shè)計(jì)不恰當(dāng)?shù)闹C振電容、器件的等效模型中的電容成分等等。

緩沖的基本方法：在沖擊電流尖峰的路徑上串入某種類(lèi)型的電感，可以是以下類(lèi)型：

緩沖的特性：

◆ 由于緩沖電感的串入會(huì)顯著增加吸收的工作量，因此緩沖電路一般需要與吸收電路配合使用；

◆ 緩沖電路延緩了導(dǎo)通電流沖擊，可實(shí)現(xiàn)某種程度的軟開(kāi)通（ZIS）；

◆ 變壓器漏感也可以充當(dāng)緩沖電感。

下面以buck電路為例，說(shuō)明吸收和緩沖電路的工作流程：

當(dāng)L-MOS打開(kāi)時(shí)，PHASE點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)電壓尖峰。這種尖峰會(huì)對(duì)L-MOS造成威脅，導(dǎo)致L-MOS被燒壞或壽命大幅縮短。PHASE后的線(xiàn)路，由于有儲(chǔ)能大電感的存在，瞬時(shí)變化的電流I不能通過(guò)電感。所以對(duì)瞬時(shí)（高頻）電壓電流而言，其路徑只能是通過(guò)L-MOS。實(shí)際電路中，多余的能量大部分是由L-MOS的內(nèi)阻消耗的。由于等效電容很小，所以多余能量（電荷）能夠在電容兩端造成較大的電壓。所以，減小電壓尖峰的方法是減小流入等效電容的電荷數(shù)量。

RC-snubber電路從兩個(gè)方面去解決電壓尖峰的問(wèn)題：

◆  對(duì)PHASE點(diǎn)電壓等于輸入電壓時(shí)的電感電流分流，這樣使得流入L-MOS等效電容的電流大大減小。而snubber電容的容值選取較大，吸收了多余的能量后產(chǎn)生的電壓不會(huì)太大。這樣使得PHASE點(diǎn)的電壓尖峰減小。

◆  RC中的電阻起到阻尼作用，將諧振能量以熱能消耗掉。

RC-snubber電路的好處有：

◆ 增強(qiáng)phase點(diǎn)的信號(hào)完整性。

◆ 保護(hù)L-MOS提高系統(tǒng)可靠性。

◆ 改善EMI。

RC-snubber電路的壞處：

◆ PHASE點(diǎn)電壓等于輸入電壓時(shí)需要更多的能量，所以在每次開(kāi)關(guān)時(shí)都要消耗更多的能量，降低了電源轉(zhuǎn)換效率。

◆ RC選取不好就會(huì)起反作用。

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